KR950012854B1 - 다층 성형용 노즐 - Google Patents

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KR950012854B1
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히로유끼 오리모토
가쯔마사 요꼬다
히데히꼬 후까이
고이찌 사또
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닛세이 에이. 에스. 비 기까이 가부시끼가이샤
아오끼 다이이찌
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Description

다층 성형용 노즐
제 1 도는 본 발명에 따른 제 1실시예의 단면도.
제 2 도는 본 발명에 따른 제 2실시예의 단면도.
제 3 도는 고온의 탕도(湯道) 블럭이 설치된 상태의 단면도.
제 4 도와 제 5 도는 각각 성형 단계를 나타내는 단면도.
제 6 도 내지 제 8 도는 각각 기저부와 용기를 갖는 예상형태의 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 노즐몸체 2 : 사출공
3 : 제 1 수지통로 3a : 제 1 수지 통로의 입구부
4 : 제 2 수지통로 4a : 제 2 수지통로의 입구부
5 : 제 3 수지통로 5a : 제 3 수지통로의 입구부
6 : 제 1 공동심부재 7 : 제 2 공동심부재
8 : 밸브부재 8a : 전단
8b : 후단 9 : 경사부
본 발명은 단면구조가 다층인 합성수지 성형제품의 사출(射出) 성형시에 사용하는 다층 성형용 노즐에 관한 것이다.
종래의 다층성형 노즐은, 그 선단 중심부에 입구를 갖는 노즐 몸체 내부에 복수개의 동심형 수지통로를 구비하고 각 수지통로 내의 다른 종류의 용융수지가 상기 노즐의 입구로 부터 구멍을 통하여 사출될 수 있도록 한 복식 노즐로 이루어진다. 합성수지 성형제품을 다층으로 형성하면, 수지를 중간층으로써 위치시킴에 따라 음료용기와 같은 얇은 벽을 갖는 성형제품의 질을 좀 더 개선시킬 수 있다.
그러나, 이러한 합성수지 성형제품의 다층형성은 중간층의 형성에 의하여 제품의 충격저항이 저하되거나 또는 단일층의 제품에 비하여 제품의 원가가 증가된다는 문제점이 제기한다. 전술한 바와 같은 관점에서, 부분적으로 중간층을 갖는 제품을 사출성형하기 위하여 종래의 2층 또는 3층 노즐이 사출압시간, 사출시기 또는 중간층을 형성하는 용융수지의 종류를 조절하는 데 사용될 수 있도록 하는 시도가 이루어져 왔다. 그러나, 미리 정해진 수지압의 범위내에서 중간층을 성형하는 것을 매우 어려웠다. 대신, 일본국 특허출원 공개 제 60-34819 호에 설명된 바와 같이, 용융수지를 제어하기 위하여 수지통로공들이 선택적으로 개폐될 수 있도록, 다층 수지통로의 중앙통로가 가동적으로 이루어진 다층노즐이 있다. 그러나, 이 경우에는 사출용 구멍을 통과하여 중앙통로로 유입되는 용융수지의 흐름을 제어하기 위한 특수한 밸브장치가 요구되며, 부가적으로 그 밸브장치는 기계적으로 조작되며, 그 노즐은 상당히 복잡한 구조를 갖는다.
본 발명은 종래의 다층노즐에 대한 상기 문제점들을 해결하기 위하여 이루어졌다.
본 발명의 목적은 구조적으로 간단하고, 중간층을 형성하기 위한 용융수지의 흐름통로가 수지압에 의하여 조작되는 밸브부재에 의하여 개폐되어 다층을 단일층으로 또는 단일층을 다층으로 항상 정확히 변환될 수있도록 한 새로운 다층 성형 노즐을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 갖는 본 발명은, 상기한 노즐몸체 내부에 동심형의 동일한 사출공을 갖는 제 1 수지통로, 제 2 수지통로 및 제 3 수지통로가 구비된 3층 노즐과, 제 2 수지통로의 입구부 내부에 위치하는 중앙의 제 3 수지통로의 입구부가 제 3 수지통로와 제 2 수지통로의 수지압에 따라 전후방향으로 유동되는 밸브부재에 의하여 구성되어 제 2 수지통로를 개폐하고, 제 1 수지통로의 내부에 위치하는 중간의 제 2 수지통로의 입구부가제 2 수지통로와 제 1 수지통로의 수지압에 따라 전후방향으로 움직이는 밸브부재에 의하여 구성되어 제 2 수지통로를 개폐하는, 다층노즐에 의한 선행기술에서 기술된 문제점들을 극복한다.
상술한 구조에서, 사출압으로 적용된 각 수지통로의 용융수지는 각 수지통로의 입구부로부터 노즐의 입구부를 통하여 구멍으로 동시에 사출된다. 사출이 행해지는 동안, 제 2 수지통로의 사출압이 제거될때 밸브부재는 제 1 또는 제 3 수지통로의 수지 압력에 따라 전방향 또는 후방향으로 유동되어 제 2 수치통로를 닫아, 제 2 수지통로로부터의 용융수지의 과도한 흐름을 방지한다. 이 때문에, 제 1 수지통로 및 제 3 수지통로의 용융수지만이 구멍으로 사출된다. 사출압이 제 2 수지통로에 인가될때, 밸브부재는 밸브부재내의 압력 작용 면적차에 따라 후방 또는 전방으로 유동되어 제 2 수지통로를 개방하고, 그 용융수지가 다른 수지통로의 용융수지와 함께 구멍으로 사출된다.
따라서, 제 1 수지통로와 제 3 수지통로에 같은 종류의 용융수지가 사용되고 제 2 수지통로에 다른종류의 용융수지가 사용될때, 생산된 성형제품은 2종류의 3층부와 단일층으로 이루어진다. 도면에 도시된 실시예에 의하여 본 발명을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. 선단표면의 중심부에 사출공(2)을 갖는 노즐몸체(1)는 내부에 동심형의 제 1 수지통로(3), 제 2 수지통로(4) 및 제 3 수지통로(5)가 구비된다. 각 수지통로는 그측면에 일정한 공간을 갖는 제 1 공동심(空洞心) 부재(6)과 제 2 공동심 부재(7)로 형성되는 데, 상기 공동심 부재들은 노즐몸체(1) 뒤끝의 구멍으로부터 차례로 노즐몸체(1) 내로 삽입된다.
제 1 도에 도시된 3층 노즐은, 사출공(2)에 연결된 제 1 수지통로(3)의 입구부(3a)가 제 2 수지통로(4)의입구부(4a)와 함께 내부로 구비되며, 제 2 수지통로(4)의 입구부(4a)는 밸브부재(8)로부터 형성되는 제 3 수지통로(5)의 입구부(5a)와 함께 내부로 구비되는 구조를 갖는다. 상기 밸브부재(8)은 제 2 공동심부재(7)의 끝단 내측에서 보이도록 삽입되어지는 고리모양의 몸체를 구성한다. 밸브부재(8)의 내경은 실질적으로 제 1 수지통로(3)의 입구부의 내경과 동일하며, 제 3 수지통로(5)의 직경보다는 작다. 그리고 그 전단(8a)과 후단(8b)은 수지압에 영향을 미치기 위하여 경사진 표면으로 형성된다. 양끝단(8a)와 (8b) 사이의 압력 작용면적비는 사출평면에서 0.5〈제 2 수지통로/제 3 수지통로〈4의 범위가 좋으며, 만일, 제 3 수지통로(5)의 수지압이 사출이 진행되는 동안 제 2 수지통로(4)의 수지압에 의하여 후단(8b)에 인가된다 할지라도, 상기 관련 공식이 만족되는 한 밸브부재(8)는 제 2 수지통로(4)를 개방한채로 유지하기 위하여 제 2 공동심 부재(7)의 끝단 내부로 움직인다. 그러나, 제 2 수지통로(4)의 사출압이 현저하게 낮은 수지압으로 제어될때, 밸브부재(8)는 제 2 수지통로(4)를 닫기 위하여 후단(8b)에 작용하는 제 3 수지통로(5)의 수지압에 따라 즉각, 전방으로 움직인다.
따라서, 밸브부재(8)는, 양끝단에 작용하는 수지압 사이의 차이에 따라 제 2수지통로(4)를 개폐하여 제 2수지통로(4)로부터의 용융수지 사출을 제어하도록 작동된다.
제 2 도에 도시된 3층 노즐은 제 2 수지통로(4)의 개방 및 닫힘이 제 1 수지통로(3)의 수지압에 의하여 수행되며, 밸브부재는 제 1 공동심 부재(6)의 끝단에서 보이도록 삽입된 구조를 갖는다.
이 경우에는, 제 2 수지통로(4)가 밸브부재(8)의 후방으로의 움직임에 의하여 닫히므로, 제 2 공동심 부재(7)의 끝단(7a)의 직경이 작아지며, 그 끝단은 제 1 수지통로(3)의 앞쪽으로 연장되고, 제 3 수지통로의 입구부(5a)는 입구부(3a)의 내측면 전방으로 만들어지며, 제 2 수지통로(4)는 끝단부의 측면에서 열린다. 그리고, 입구부(4a)는 제 1 공동심 부재(6)의 끝단내로 삽입된, 제 2 공동심 부재(7) 끝단 외주면에서 밸브부재(8)에 의하여 형성된다. 밸브부재(8)의 내경은, 그것과 제 2 공동심 부재(7) 사이에 제 2 수지통로(4)의 일부분을 형성하기위하여 제 2 공동심부재(7)의 끝부분의 외경보다 크며, 밸브부재(8)의 후단(8b)이 제 2 공동심부재(7)의 외표면에 형성된 경사부(9)와 접촉하면서 들어갈때, 제 2 수지통로(4)가 닫힌다. 경사면으로 형성된 밸브부재(8)의 전단(8a)과 후단(8b) 사이의 압력 작용면적비는 사출 평면에서 0.5〈제 2 수지통로/제 1 수지통로〈4인 범위가 좋다. 각 수지통로로 공급되는 물질인 수지는 성형제품에 따라 적절히 선정되며, 3종류 5층의 경우에는 다른 종류의 수지가 각 수지통로로 공급된다. 2종류 3층을 갖는 제품이 사출성형되는 경우에 제 1 수지통로(3)의 수지물질은 제 3수지통로의 수지물질과 같은 종류이다. 필요한 갯수의 상기 3층노즐이 고온의 탕도(湯道) 블럭(Hot runner block)(10) 위에 설치되어 사용된다.
이 실시예는 2종류 3층 성형제품이 성형되는 경우를 보여주는 데, 여기서, 고온의 탕도 블럭(10)은 그 측면에 배열된 탕구(湯口) 부쉬(Sprue Bush)(11),(12)에 각각 연결되는 고온의 탕도(13),(14)를 내부에 구비하여, 고온탕도(l3), 고온상도(14) 및 고온탕도(14)에 분지통로(15)들은 각각 제 2 수지통로(4), 제 3 수지통로(5) 및 제 1 수지통로(3)에 연결되어, 같은 종류의 수지들이 제 1 수지통로(3)과 제 3 수지통로(5)로부터 사출될 수 있도록 하고, 다른 종류의 수지는 제 2 수지통로(4)로부터 사출될 수 있도록 구비된다. 다음, 제 1 도에 도시된 3층 노즐의 사용에 의한 중간층을 갖는 3층 성형제품의 성형은 다음과 같이 설명된다. 첫번째로, 동일한 용융수지 A와 A를 사출시키기 위하여 사출압이 제 1 수지통로(3)와 제 3 수지통로(5)에 인가될때, 용융수지를 갖는 밸브부재(8)는, 제 2 수지통로(4)와 제 3 수지통로(5) 사이의 압력차에 따르는 사출과동시에, 전방으로 움직이게 되어 제 4 도에 도시된 바와 같이, 제 2 수지통로(4)를 닫아준다. 그에 따라, 동일한 용융수지 A와 A만 구멍(16)으로 사출되고, 제 2 수지통로(4)의 다른 용융수지 B는 사출되지 않는다. 연속적으로 예정된 양의 용융수지 A와 A의 사출이 완료되는 시점에서, 전술한 사출이 계속되고 있는 동안 사출압이 제 2수지통로(4)에 인가될때, 밸브부재(8)는, 제 4 도에 도시된 바와 같이, 밸브부재(8) 내의 압력작용면적의 차 때문에 후방으로 움직여, 용융수지 B가 분출되어 제 1 수지통로(3)와 제 3 수지통로(5)로부터 사출된 용융수지 A와 A사이에 끼어들 수 있도록, 제 2 수지통로(4)를 개방한 다음 용융수지 A와 A와 함께 사출공(2)으로부터 구멍(16)내로 사출된다.
상기한 사출이 완료된 후, 전체적으로 3층을 갖는 제품이 성형되며, 제 2 수지통로(4)의 사출압이 소거될때, 밸브부재(8)는 제 5 도에 도시된 바와 같이, 그 시점에서의 수지압차에 따라 제 3 수지통로(5)의 수지압에 의하여 다시 전방으로 이동되어 제 2 수지통로(4)를 닫아준다.
그러므로, 동일한 용융수지 A와 A만 도중에 다시 사출되며, 단일층이 성형된다. 제 2 수지통로(4)로 부터 사출된 용융수지 B는 용융수지 A와 A사이의 중앙에 위치되며, 그러므로, 수지가 가득채워져 구멍으로 유동될때 냉각에 의한 표피층이 금형펴면과 접촉하는 용융수지 A와 A의 표면에서 발행한다 할지라도, 표피층은 천천히 영향을 미치며 용융수지 B는 단단해져 도중에 표피층을 형성한다. 제 6 도에 도시된 성형제품은, 사출 및 제 2 수지통로(4)의 용융수지 B의 충전에 의하여 얻어진 3층의 입구부(21)로 이루어지는 기저부(bottom)와, 단일층의 몸체(22)와, 단지 용융수지 A에 의하여 얻어지는 기저부(23)로 구성되는 예상형태(preform)이며, 기저부를 갖는 예상 형태에서 쇄선으로 표시되는 용기(30)는 오리엔테이션 블로우(Orientation blow) 성형된다.
제 7 도에 도시된 성형제품(40)은, 사출 및 몸체(42)내로 제 2 수지통로(4)의 용융수지 B를 채워 넣으므로서 얻어진 3층으로 구성되는 기저부와, 단일층의 입구부(41)와, 용융수지 A로만 채워진 기저부(43)를 갖는 에상형태이며, 기저부를 갖는 에상형태에 쇄선으로 표시되는 용기(50)는 오리엔테이션 블로우 성형된다.
제 8 도에 도시된 성형제품(60)은, 사출 및 기저부(63)내로 제 2 수지통로(4)의 용융수지 B를 채워 넣으므로써 얻어진, 3층으로 구성되는 기저부와, 단일층의 입구부(61) 및 단지 용융수지 A로만 채워진 몸체(62)를 갖는 예상형태이며, 기저부를 갖는 예상형태에서 쇄선으로 표시되는 용기(70)는 오리엔테이션 블로우 성형된다. 용융수지 A로서 사용된 수지는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate)와 같은 수지로 이루어 질 수 있으며, 용융수지 B는 폴리아미드(Polyamide)가 포함된 메타크실렌(Methaxylene)기, 에칠렌비닐 알코올(Bthylene vinyl alcohol) 및 고 니트릴(Nitrile)과 같은 차폐특성이 우수한 수지나 또는, 폴리카르보네이트(Polycarbonate)와 U-폴리머(U-Polymer)와 같은 내열성을 갖는 수지들을 포함하는 데, 이들은 성형된 용기의 용도에 따라 사용된다.
예로써, 중간층(34)을 형성하기 위한 수지가 폴리카르보네이트로 구성될때, 용기(30)의 입구부(31)을 다층으로 형성하면, 단순히 폴리에칠렌 테레프탈레이트로 구성하는 경우와 비교하여, 가열 및 충진이 행해지는 동안 입구부가 변화되는 것을 방지할 수 있을 정도로 내열성이 현저히 증가한다.
마찬가지로, 용기(70)(제 8 도)의 기저부(73)이 U-폴리머 중간층(78)에 의하여 다층으로 형성될때, 기저부(73)의 내열성은 증진되며, 카르보네이트액을 충진한 후 열처리를 행한다 할지라도, 그 중앙부는 분사되지 않으며 단일층의 기저부에서와 같이 변형된다.
게다가, 폴리아미드를 포함하는 메타크실렌기로 형성된 중간층에 의하여 몸체(52)가 다층으로 형성되는 제품에서는, 차폐 특성이 증진되며, 기저부가 다층으로 형성될때, 층사이의 박리가 방지될 수 있으며, 중간층(54)에 사용되는 수지비용이 절약될 수 있다.
다음은, 제 1 도에 도시된 3측 노즐의 경우에서 성형조건의 예이다.
[수지통로의 단면적]
제 1 수지통로 34.56㎟
제 2 수지통로 59.69㎟
제 3 수지통로 21.23㎟
사출공의 직경 : 2.0∼3.0mm
[밸브부재의 압력작용 면적(사출면적)]
제 2 수지통로 측(전단) 25.13㎟
제 3 수지통로 측(후단) 21.23㎟
[수지 물질]
제 1 수지 통로 및 제 3 수지통로
폴리에칠렌 테레프탈레이트
제 2 수지통로
SM 나일론
[사출압]
제 1수지통로 및 제 3수지통로
초기압 140kg/㎠
2차압 58kg/㎠
제 2 수지통로 100kg/㎠
상기한 바와 같은 본 발명에 따라, 제 1 수지통로, 제 2 수지통로 및 제 3 수지통로는, 노즐몸체 내부에서 동심형으로 구비되고, 제 2 수지통로는 다른 수지통로의 수지압에 따라 유동되는 밸브부재에 의하여 닫혀져, 제 2 수지통로로 부터 사출되는 용융수지를 제어하는 데, 이에 따라 용융수지에 의하여 형성되는 중간층의 위치가 적당히 설정될 수 있다.
그러므로, 입구부, 몸체 또는 성형제품의 기저부만이 다층으로 형성될 수 있다. 중간층의 위치가 중앙부에 설정될 수 있기 때문에, 다층 성형제품의 사출성형에 있어서, 그 효과가 크면 산업적으로 매우 효과적이며 널리 사용될 수 있다.

Claims (5)

  1. 동일한 사출공을 갖는 제 1 수지통로, 제 2 수지통로 및 제 3 수지통로가, 노즐몸체 내부에 삽설된 제 1 공동심부재와 제 2 공동심부재에 의하여 동심원형태로 형성되는 3층 노즐에 있어서, 제 2 수지통로의 입구부내측 중앙부에 위치된 제 3 수지통로의 입구부가, 제 2 수지통로와 제 3 수지통로의 수지압에 의하여 전후방으로 움직여 제 2 수지통로를 개폐해주는 밸브부재로 구성된 것을 특징으로 하는 다층 성형용 노즐.
  2. 동일한 사출공을 갖는 제 1 수지통로, 제 2 수지통로 및 제 3 수지통로가, 노즐몸체 내부에 삽설된 제 1 공동심부재와 제 2 공동심부재에 의하여 동심원형태로 형성되는 3층 노즐에 있어서, 제 1 수지통로의 내측 중간부에 위치된 제 2 수지통로의 입구부가, 제 2 수지통로와 제 1 수지통로의 수지압에 의하여 전후방향으로 움직여 제 2 수지통로를 개폐해주는 밸브부재로 구성된 것을 특징으로 하는 다층 성형용 노즐.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 공동심부재의 끝부분의 직경은 작아지고 그 끝은 제 1 수지통로로 연장되며, 제 3 수지통로의 입구부는 입구부의 내측면에 대하여 앞쪽으로 형성되고, 제 2 수지통로는 그 끝부분의 측면에서 개방되며, 상기 입구부는 제 1 공동심 부재의 끝부분 외면에서 밸브부재에 의하여 구성되며, 상기 밸브부재는 제 1 공동심부재의 끝내부로 삽입되며, 밸브부재의 후단은, 제 2 수지통로를 닫기 위하여 제 2 공동심부재의 외측면에 형성된 경사부로 된것을 특징으로 하는 다층성형용 노즐.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 밸브부재는, 제 2 공동심부재 끝부분의 내측면에서 보이도록 끼워진 고리모양의 몸체를 구성하며, 그 내경은 실제로 제 3 수지통로의 직경보다는 작고, 제 1 수지통로의 입구부의 내경과 동일하며, 그 전단과 후단은 경사부로 형성되며, 두끝단의 압력작용 면적사이의 비는 사출평면에서 0.5〈제 2 수지통로/제 3 수지통로〈4의 범위인 것을 특징으로 하는 다층성형용 노즐.
  5. 제 2 항과 제 3 항에 있어서, 상기 밸브부재는, 제 1 공동심부재 끝부분의 내측면에서 보이도록 끼워진 고리모양의 몸체를 구성하며, 그 내경은, 그것과 제 2 공동심부재 사이에 제 2 수지 통로의 일부분을 형성하기 위하여, 제 2 공동심부재 끝부분의 외경 보다 크게 형성되며, 경사부로 형성된 밸브부재의 전단과 후단사이의 압력작용면적비는 사출평면에서 0.5〈제 2 수지통로/제 1 수지통로〈4의 범위인 것을 특징으로 하는 다층성형 노즐.
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